И. УВОД
У системима управљања индустријске аутоматизације, ПИД контролери и прекидачи контролери су две уобичајене стратегије управљања. Сваки од њих има јединствене принципе рада, сценарије примене, предности и недостатке. Сврха овог рада је да детаљно продискутује разлике између ПИД регулатора и прекидача, те да их упореди и анализира у смислу њихових принципа рада, сценарија примене, карактеристика перформанси и других аспеката, како би читаоци могли дубље разумети ове две стратегије управљања и направити разумније изборе у практичним применама.
ИИ. Принцип рада и карактеристике ПИД регулатора
Принцип рада
ПИД контролер (Пропорционални-Интегрални-Изводни контролер) је алгоритам управљања повратном спрегом заснован на девијацијама{2}}, који се састоји од три контролна члана пропорционална (П), интегрална (И) и диференцијална (Д). Мери разлику између излазне вредности контролисаног објекта и жељене вредности (тј. одступања), а затим обрађује одступање у складу са пропорционалним, интегралним и диференцијалним контролним условима да би се добио излаз контролера. Принцип рада ПИД регулатора заснива се на регулацији грешке повратном спрегом, а излаз система се постепено приближава задатој вредности континуалним подешавањем контроле.
Карактеристике
(1) Високо{1}}прецизна контрола:ПИД контролер може прецизно да подеси контролну количину према одступању система да би остварио високу{0}}прецизну контролу. Оптимизацијом параметара ПИД регулатора (пропорционални коефицијент Кп, интегрални коефицијент Ки и диференцијални коефицијент Кд) може се додатно побољшати тачност управљања система.
(2) Брз одговор:диференцијални контролни термин у ПИД регулатору је у стању да предвиди тренд одступања система и унапред подеси регулациону количину, чиме се убрзава одзив система. Ово чини да ПИД контролер у случају спољних сметњи или промена параметара може брзо да врати стабилно стање.
(3) добра стабилност:интегрални контролни члан у ПИД контролеру може постепено да смањи грешку стационарног стања, тако да се системски излаз стабилизује близу подешене вредности. Ово чини да ПИД контролер има добру стабилност, погодан за дуготрајан стабилан рад система.
ИИИ. Принцип рада и карактеристике прекидача контролера
Принцип рада
Контролер за пребацивање је стратегија управљања заснована на прагу{0}}, њен излаз је само „укључено“ и „искључено“ у два стања. Када излазна вредност контролисаног објекта премаши или падне испод постављеног прага, прекидачки контролер ће променити стање излаза. За контролу грејања, када је температура нижа од подешене вредности када је излаз "укључен", опрема за грејање да почне да ради; када је температура виша од подешене вредности када је излаз "искључен", опрема за грејање престаје да ради. Принцип рада прекидача контролера је једноставан и интуитиван, а погодан је за неке прилике које не захтевају високу прецизност управљања.
Карактеристике
(1) Једноставно и практично:структура контролера прекидача је једноставна, лака за реализацију и може се лако уградити у различите системе управљања. Његов принцип рада је интуитиван и лак за разумевање, без потребе за сложеним процесом прорачуна и подешавања.
(2) Ниска цена:због једноставне структуре прекидача, цена производње је релативно ниска. Ово чини прекидачки контролер веома конкурентним у неким случајевима{1}}осетљивим на цену.
(3) Погодно за системе велике инерције:прекидачи контролери су погодни за неке системе са великом инерцијом, као што су велике пећи за грејање и расхладна опрема. У овим системима, због мале брзине одзива система, прекидачки контролер може постепено прилагођавати излаз система сталним пребацивањем стања излаза како би се постигао стабилнији контролни ефекат.
ИВ. Разлика између ПИД регулатора и прекидача
Контролна тачност
ПИД контролер има високу тачност контроле, може остварити прецизну контролу излаза система. Тачност контроле прекидача је релативно ниска и може постићи само груби ефекат контроле. У неким случајевима који захтевају високу тачност контроле, као што је контрола температуре, контрола притиска, итд., ПИД контролери имају очигледне предности.
Брзина одговора
Термин диференцијалне контроле у ПИД регулатору може предвидети тренд одступања система и унапред подесити контролну количину, убрзавајући тако брзину одзива система. Брзина одзива прекидача контролера је спорија и може само постепено да подешава излаз система сталним пребацивањем стања излаза. У неким приликама које захтевају брз одговор, као што је контрола робота, контрола мотора, итд., ПИД контролер је повољнији.
Стабилност
Интегрални контролни члан у ПИД контролеру може постепено да смањи грешку стационарног стања, тако да се системски излаз стабилизује близу подешене вредности. Ово чини ПИД контролер бољом стабилношћу, погодном за потребу дуготрајног стабилног рада система. Преклопни контролери су релативно слабе стабилности и на њих лако утичу спољне сметње и промене параметара.
Сценарији апликација
ПИД контролери су погодни за апликације које захтевају високу тачност и стабилност управљања, као што су контрола температуре, контрола притиска, контрола протока, итд. С друге стране, прекидачи контролери су погоднији за апликације које захтевају високу тачност и стабилност управљања. Прекидачки контролер је погоднији за неке од захтева за прецизношћу контроле нису високи, инерција система је велика у случајевима, као што су велике-пећи за грејање, расхладна опрема и тако даље.
В. Закључак
ПИД контролери и прекидачи су две уобичајене стратегије управљања, од којих свака има јединствен принцип рада, сценарије примене и предности и недостатке. У практичним применама, одговарајућу стратегију управљања треба изабрати у складу са специфичним потребама и карактеристикама система. За систем који захтева високу прецизност, брз одговор и стабилну контролу, ПИД контролер је бољи избор; док за неке прилике које не захтевају високу прецизност управљања и велику инерцију система, прекидачки контролер је повољнији.